Las epotilonas son una clase de posibles medicamentos contra el cáncer. Al igual que los taxanos , evitan que las células cancerosas se dividan al interferir con la tubulina , pero en los primeros ensayos, las epotilonas tienen mejor eficacia y efectos adversos más leves que los taxanos. [1] [2]
En septiembre de 2008 [actualizar], se identificaron y caracterizaron las epotilonas A a F. [3] Los primeros estudios en líneas celulares cancerosas y en pacientes con cáncer humano indican una eficacia superior a los taxanos . Su mecanismo de acción es similar, pero su estructura química es más sencilla. Debido a su mejor solubilidad en agua, no se necesitan cremóforos (agentes solubilizantes utilizados para el paclitaxel que pueden afectar la función cardíaca y causar hipersensibilidad grave). [4] Las propiedades similares a las endotoxinas conocidas del paclitaxel, como la activación de macrófagos que sintetizan citoquinas inflamatorias y óxido nítrico, no se observan para la epotilona B. [5]
Las epotilonas se identificaron originalmente como metabolitos producidos por la mixobacteria Sorangium cellulosum que habita en el suelo . [6]
La estructura de la epotilona A se determinó en 1996 mediante cristalografía de rayos X. [7]
El principal mecanismo de la clase de las epotilonas es la inhibición de la función de los microtúbulos . [8] Los microtúbulos son esenciales para la división celular y, por lo tanto, las epotilonas impiden que las células se dividan adecuadamente. La epotilona B posee los mismos efectos biológicos que el paclitaxel tanto in vitro como en células cultivadas. Esto se debe a que comparten el mismo sitio de unión, así como también la afinidad de unión al microtúbulo. Al igual que el paclitaxel, la epotilona B se une a la subunidad heterodímera de tubulina αβ. Una vez unida, la tasa de disociación de la αβ-tubulina disminuye, estabilizando así los microtúbulos. Además, también se ha demostrado que la epotilona B induce la polimerización de tubulina en microtúbulos sin la presencia de GTP. Esto se debe a la formación de haces de microtúbulos en todo el citoplasma. Finalmente, la epotilona B también provoca la detención del ciclo celular en la fase de transición G2-M, lo que conduce a citotoxicidad y, finalmente, apoptosis celular. [9] La capacidad de la epotilona para inhibir la función del huso generalmente se atribuye a su supresión de la dinámica de los microtúbulos; [10] pero estudios recientes han demostrado que la supresión de la dinámica se produce en concentraciones inferiores a las necesarias para bloquear la mitosis. En concentraciones antimitóticas más altas, el paclitaxel parece actuar suprimiendo el desprendimiento de microtúbulos de los centrosomas, un proceso que normalmente se activa durante la mitosis. Es muy posible que la epotilona también pueda actuar mediante un mecanismo similar. [11]
Un análogo, la ixabepilona , fue aprobado en octubre de 2007 por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos para su uso en el tratamiento del cáncer de mama localmente avanzado o metastásico agresivo que ya no responde a las quimioterapias disponibles actualmente. [12] En noviembre de 2008, la EMEA denegó una autorización de comercialización para la ixabepilona. [13]
Varios análogos sintéticos de epotilona se sometieron a desarrollo clínico para el tratamiento de diversos cánceres.
Se demostró que la epotilona B contiene potentes actividades anticancerígenas in vivo a niveles de dosis tolerados en varios modelos de xenoinjertos humanos. [14] Como resultado, la epotilona B (patupilona) y varios análogos pasaron por varias fases clínicas. La patupilona y la sagopilona totalmente sintética [SH-Y03757A, ZK-EPO, estructura química] se probaron en ensayos de fase II y BMS-310705 se probó en ensayos de fase I).
Se han anunciado los resultados de un ensayo de fase III con ixabepilona (BMS-247550) en combinación con capecitabina en el cáncer de mama metastásico (2007, que condujo a la aprobación de la FDA). [15]
La patupilona fracasó en un ensayo de fase III para el cáncer de ovario en 2010. [16]
La utidelona es un análogo de epotilona diseñado genéticamente que ha demostrado beneficios en un ensayo de fase III sobre cáncer de mama cuando se agrega a capecitabina . [17]
Las epotilonas, desde su descubrimiento inicial, han visto la síntesis de numerosos derivados, muchos de los cuales no progresaron con éxito a través de ensayos clínicos en las Fases II y III. Sin embargo, dos excepciones notables, la ixabepilona y la utidelona, se han introducido con éxito en la práctica clínica. [18]
Debido a la alta potencia y la necesidad clínica de tratamientos contra el cáncer, las epotilonas han sido el objetivo de muchas síntesis totales . [19] El primer grupo en publicar la síntesis total de epotilonas fue SJ Danishefsky et al. en 1996. [9] [20] Esta síntesis total de epotilona A se logró mediante una condensación intramolecular de éster enolato-aldehído. Nicolaou , [21] Schinzer, [22] Mulzer , [23] y Carreira han publicado otras síntesis de epotilonas . [24] En este enfoque, los componentes clave aldehído , glicidoles y cetoácido se construyeron y acoplaron al precursor de la metátesis de olefinas mediante una reacción aldólica y luego un acoplamiento de esterificación . Se empleó el catalizador de Grubbs para cerrar la olefina bis terminal del compuesto precursor. Los compuestos resultantes fueron isómeros cis y transmacrocíclicos con estereocentros distintos . La epoxidación de olefinas cis y trans produce epotilona A y sus análogos.
Una de las síntesis totales de epotilona B se describe a continuación y fue descrita por el laboratorio de KC Nicolaou . [25] El análisis retrosintético reveló 1 , 2 y 3 como los componentes básicos (Figura 1).
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Como se ve en la Figura 2, el cetoácido 1 se generó a partir del cetoaldehído que se convirtió en silil éter mediante alilboración asimétrica y sililación del alcohol resultante. La ozonólisis del éter silílico y la oxidación Lindgren - Pinnick del aldehído produjeron el cetoácido. La cetona 2 se construyó mediante alquilación de Enders a partir de la hidrazona. La ozonólisis, el último paso de la alquilación de Enders, fue seguida por la reducción del aldehído y la sililación del alcohol resultante. La hidrogenólisis del éter bencílico dio el alcohol, que se oxidó en condiciones de Swern y se alquiló con el reactivo de Grignard para producir el alcohol secundario. La oxidación de este alcohol con el reactivo de Ley-Griffith dio la cetona deseada. El tiazol 3 se sintetizó a partir del éster, que se redujo con hidruro de diisobutilaluminio , y el aldehído se hizo reaccionar con el iluro estabilizado en la reacción de Wittig . La alilboración asimétrica del aldehído α,β-insaturado y la protección del grupo hidroxi dieron el éter silílico, cuya olefina terminal se hizo reaccionar con tetróxido de osmio para dar un diol que se escindió con tetraacetato de plomo para proporcionar el aldehído. La reducción, la yodación y el tratamiento con trifenilfosfina dieron lugar a la sal de fosfonio.
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Los fragmentos 1 , 2 y 3 se hicieron reaccionar entre sí para administrar epotilona B en un enfoque que incluía la reacción de Wittig , la reacción aldólica y la esterificación de Yamaguchi (Figura 3). Se utilizó cromatografía preparativa en capa fina para separar los diastereómeros.
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La epotilona B es una macrolactona policétida de 16 miembros con un grupo metiltiazol conectado al macrociclo mediante un enlace olefínico. La cadena principal de policétido fue sintetizada por la policétido sintasa de tipo I (PKS) y el anillo de tiazol se derivó de una cisteína incorporada por una péptido sintetasa no ribosómica (NRPS). En esta biosíntesis, tanto PKS como NRPS utilizan proteínas portadoras , que han sido modificadas postraduccionalmente por grupos fosfopanteteína , para unirse a la cadena en crecimiento. PKS utiliza tioéster de coenzima A para catalizar la reacción y modificar los sustratos reduciendo selectivamente el β carbonilo al hidroxilo (cetoreductasa, KR), al alqueno (deshidratasa, DH) y al alcano (enoil reductasa, ER). PKS-I también puede metilar el carbono α del sustrato. NRPS, por otro lado, utiliza aminoácidos activados por la enzima como adenilatos de aminoacilo. A diferencia de la PKS, la epimerización , la N-metilación y la formación de heterociclos ocurren en la enzima NRPS. [26]
La epotilona B comienza con una unidad inicial de 2-metil-4-carboxitiazol, que se formó mediante el acoplamiento traslacional entre PKS, módulo EPOS A (epoA) y NRPS, módulo EPOS P (epoP). El EPOS A contiene una β-cetoacil-sintasa modificada (malonil-ACP descarboxilasa, KSQ), una aciltransferasa (AT), una enoil reductasa (ER) y un dominio de proteína portadora de acilo (ACP). Sin embargo, el EPOS P contiene un dominio de heterocilización, una adenilación, una oxidasa y un dominio de tiolación. Estos dominios son importantes porque participan en la formación del anillo heterocíclico de cinco miembros del tiazol. Como se ve en la Figura 4 , EPOS P activa la cisteína y se une a la cisteína activada como un aminoacil-S-PCP. Una vez que se ha unido la cisteína, EPOS A carga una unidad de acetato en el complejo EPOS P, iniciando así la formación del anillo de tiazolina mediante ciclodeshidratación intramolecular. [26]
Una vez que se ha creado el anillo de 2-metiltiazol, se transfiere a PKS EPOS B (epoB), EPOS C (epoC), EPOS D (epoD), EPOS E (epoE) y EPOS F (epoF) para su posterior elongación. y modificación para generar el enlace olefínico, el anillo de 16 miembros y el epóxido, como se ve en la Figura 5 . Una cosa importante a tener en cuenta es la síntesis de la unidad gem-dimetilo en el módulo 7. Estos dos dimetilos no fueron sintetizados mediante dos C-metilaciones sucesivas. En cambio, uno de los grupos metilo se derivó de la unidad extensora de propionato, mientras que el segundo grupo metilo se integró mediante un dominio C-metil-transferasa. [26]